清洁生产工艺导论考核作业电镀.doc

成绩： 清洁生产工艺导论课程作业 班 级： 环境一班 姓 名： 蒋泽 学 号： 1203090129 任课教师： 刘培 答题说明：本套练习选用了一家示范企业作为背景企业，综合其清洁生产审核过程，对清洁生产审核的每一个阶段进行逐步练习。在练习每一阶段的开头，都对工厂的情况进行了简要介绍，同时为学员提供了完成作业所必需的相关信息。随着培训课程的逐步深入，针对每一道作业都会给出额外的信息，但大多数的作业都需要考虑练习前面部分所给出的信息。第一阶段：筹划与组织作业1： 某电镀厂属于某电子工业集团公司，自从1968年建立以来，已经发展成为一家中等规模电镀厂，为集团加工电镀产品并生产电镀添加剂。该厂电镀产品包括电子器件、机箱等。全厂约有140名职工，其中包括24名工程师和技术人员。厂里的电镀设备建于1968年，工厂领导认为这批设备虽然可以继续使用，但是已经落后，正在寻求资金更新设备。工厂的生产业务计划由厂里制订，整体战略计划则由总部制订；大的投资须由总部来批准；研究开发任务以及投资项目的准备工作由工厂承担完成。工厂主要根据长期订单来制订其生产计划。其它任务如维修等等，在工作分派上从属于生产，即根据生产需要进行安排。这家电镀厂的产品主要分为3类：电子器件、机箱加工、电镀添加剂生产销售。在过去十年中，工厂为了达到政府制订的环境标准，已经实行了多项环保措施。该厂所有工业废水混合进入废水处理站，目前工厂每天产生约30 m3含重金属离子废水。一年废水处理费用4.5万元，交纳排污费3万元，仍有时排放超标，集团公司准备提供资金增加废水处理站处理能力。工厂为了减轻末端治理的压力，减少废水处理费用，计划在一年内将进入废水的重金属离子总量降低40；根据集团公司关于节约能源的要求，该厂计划降低能耗每月1500kwh。作业1：管理层的参与l 至少找出一条在审核前可能因工厂管理层的原因而遇到的障碍，对障碍进行 分析并提出解决的办法。组织障碍：1、厂内无清洁生产部门2、适逢大修补期间，各部门间协调困难3、工厂缺乏资金解决方法：建立一个规范化的环境管理体系（组织机构、运行机制），作为企业生产经营管理体系中的必要组成部分，从企业的管理制度、规划目标和制度措施上提供组织保证。作业2： 这家工厂有3个主要生产车间，直接受厂级领导管理，并设有职能部门，例如财会部门、技术设备部门（包括维修科、实验室和研究开发科）和环保部门。该厂实行厂长负责制，总工程师负责配合厂长工作。每个职能部门的领导直接向厂长汇报工作。每个车间设一名车间主任，并有一名技术主管负责协助管理工作，车间主任和技术主管分别向厂长和总工程师汇报工作。车间有各自的环保工程师、技术员和质量监督人员，工人被分为不同的班组轮班工作。图1给出了该电镀厂的组织机构示意图。厂级领导决定进行清洁生产审核后，成立了审核小组。审核小组的首要任务是使全厂认识到清洁生产审核的目的及其重要性，并选择一个车间进行重点审核，设立清洁生产目标。因此，审核小组首先对车间主任进行培训，向他们介绍清洁生产的概念以及清洁生产审核的相关知识。但是由于工作负担重，有少数干部未参加此次培训。l 根据图1，请组建一个审核领导小组和一个审核工作小组，注明每个审核小组成员的专长和职能，并且阐明审核小组为什么需要这种专长和这些职能。l 至少找出一条审核小组在实施清洁生产审核过程中可能遇到的障碍，并提出克服障碍的方法。采取何种措施才能够使普通员工参与清洁生产审核工作并且确保厂级领导能够持续参与支持清洁生产审核工作？领导小组：厂长、总工程师、财务部门主管、环保部门主任、技术设备部门主管。审核小组：总工程师（监督）、车间主任（负责监督自己车间）、工程师（技术的改进）、技术主管（技术的改革）、质量监督员（对产品的审核）、操作工（操作）实施清洁生产审核过程中可能遇到的障碍：1、人员少，工作任务重，时间紧。2、现行的行业清洁生产技术还需要论证研究。3、人员缺乏对清洁生产的必要了解。4、现有的技术设备落后。5、缺乏准确的数据来源，无法对生产过程的物耗能源进行计算。措施：建立一个规范化的环境管理体系（组织机构、运行机制），作为企业生产经营管理体系中的必要组成部分，从企业的管理制度、规划目标和制度措施上提供组织保证。提高职工的清洁生产意识，建立清洁生产奖励机制，促进企业职工的普遍参与。电子器件电镀车间车间主任技术主管质量监督员操作工厂管理层财务科环保科技术设备科维修部实验室、技术开发部机箱车间电镀添加剂车间图1：电镀厂生产组织机构示意图第二阶段：预评估作业3： 审核小组所面临的首要任务是减少废物产生。审核小组在启动预评估后，根据所掌握的数据资料，对各生产车间的产出、废物产生和能耗等情况进行了比较分析，结果如下：l 无论在数量上还是价值上，电子器件车间和机箱车间的产出都是最高的；添加剂车间的产出最低。l 电子器件车间采用手工、滚镀工艺，废水中镍离子含量大约占全厂重金属离子排放总量的70。l 添加剂车间的排放物数量少，但是，生产过程中产生二氧化硫和氯气，造成其排放物的毒性较大。l 机箱车间的设备比较先进，能耗较低，根据工艺计量、计算，其能耗已接近于理论最佳值。l 审核小组认为电子器件车间和添加剂车间都存在较大的清洁生产潜力。l 清洁生产审核工作启动后，电子器件车间和添加剂车间的工人都非常积极，表示愿意参加清洁生产审核工作。根据所给信息，确定两个本轮清洁生产审核的备选审核重点，并从中筛选出本轮清洁生产审核的审核重点。要求说明做出这种选择的原因。审核重点：电子器车间原因：1产出最高 2废水中镍离子含量大约占全厂重金属离子排放总量的70。 3清洁生产潜力大 4工人参与积极作业4：清洁生产目标l 为以上审核重点设定具体的、定量的清洁生产目标。清洁生产目标：1废水中镍离子含量降低至总量的50% 2每月节约用电1200kw/h第三阶段：评估作业5： 电子器件车间的电镀部分由脱脂、清洗、活化、清洗、镀半光亮镍、镀光亮镍、清洗、烘干等工序操作组成（产品为某种电子器件，用于自动控制设备）。整个生产过程用到两种主要原料是硫酸镍和镍饼。该车间使用硅整流器；所有镀镍槽是加热的，烘干器用普通电热管加热。清洗水全部排放入废水处理站。l 画出电子器件车间的工艺流程图，包括上述几部分工序操作，指出可能的污染物排放点。镀件 脱脂 清洗 活化 清洗 OH- OH- H+ H+ 半光亮镍 光亮镍 清洗 烘干 Ni2+ Ni2+ Ni2+ 作业6：下面的表1表2中，给出了在一个月（25个工作日）实测物料平衡期间电镀厂镀镍、干燥几个单元操作的主要生产数据汇总，待加工零件总表面积1500m2，合格产品1455 m2（镀层厚度按图纸加工，不合格产品另作它用）。这些数据都是在正常生产过程中通过实测得到的。表1： 两个电镀镍槽的输入输 入数 量单 位 价 格1. 原料硫酸镍（NiSO47H2O）383kg40元/kg2. 原料镍饼216kg180元/kg3. 清洗水500 m36元/ m3注： NiSO47H2O金属元素质量分数：20.9；表2：两个电镀镍槽的输出电 镀 镍 槽 的 输 出数 量1. 镍镀层214 kg2. 镀件带出液含硫酸镍C1269kg（含镍离子56.2 kg）3. 过滤损失含硫酸镍C240kg（含镍离子8.4kg）4. 滤渣损失含硫酸镍C352.6kg（含镍离子11 kg）5. 阴极导电头镍层损失2kg6.废水480 m3实测期间，共消耗电能12000kwh，其中硅整流器耗能3500kwh。电能价格：0.6元/kwhl 将输入输出数据纳入工艺流程图中，利用物料平衡计算出下列数据：1、计算镍、水的输入与输出总量的偏差，分析是否符合清洁生产审核要求？2、金属原料镍的利用率3、分析废水中的重金属成分；解:(1) 镍输入与输出偏差计算 (383*20.9%+216)-(214+56.2+8.4+11+2)/(383*20.9%+216)=1.5%5%水输入与输出总量偏差计算(500-480)/500=4%5%偏差均小于5%，符合清洁生产审核要求(2) 金属原料镍的利用率U=P/M214296=72.3%(3) 分析废水中的重金属成分主要是镍离子作业7： 输入的原料硫酸镍装在25kg的塑料袋中，现场考察时发现个别袋有破损。电镀产品的质量与镀液的温度相关，镀镍槽的温度是手动控制。由于清洗水阀门距离操作点较远，水的浪费比较大。由于使用不当和缺乏维修，镀镍槽的过滤系统泄漏比较严重。由于是手工操作，滚筒在镀槽上停留时间比较短，大量镀液被滚筒和零件带出进入清洗槽。废水从车间到处理站之间的输送管道有少量泄漏。在生产中，手动控制生产过程。工厂的生产每班8小时，每天两班。产品合格率在97，低于同行较高合格率98的水平。车间负责组织安排生产过程的各项操作，在车间的要求下维修组负责对设备进行维修。建厂后一直使用的整流器是硅整流器，整流效率相对较低。l 分析上面练习中说明的废弃物产生的原因。参照以下8条提示，从前面给出的信息推出可能原因：1. 原辅料及能源是否对废弃物的数量或成分有影响？有影响（1）原辅料不纯或未净化（2）原辅料储存、发放、运输的流失 （3）原辅料的投入量过多或不合理（4）原辅料及能源的超定额消耗（5）有毒、有害原辅料的使用（6）未利用清洁能源和二次资源2. 技术工艺是否对废弃排放物的数量或成分有影响？有影响（1）技术工艺落后，原料转化率低（2）设备布置不合理，无效传输线路过长（3）反应及转化步骤过长（4）连续生产能力差（5）工艺条件要求过严（6）生产稳定性差（7）需使用对环境有害的物料3. 设备是否对废弃物的数量或成分有影响？（1）设备破旧、漏损（2）设备自动化控制水平低（3）有关设备之间配置不合理（4）主体设备和公用设施不匹配（5）设备缺乏有效维护和保养（6）设备的功能不能满足工艺要求4. 过程控制是否对废弃物的数量或成分有影响？（1）计量检测、分析仪表不齐全或检测精度达不到要求（2）某些工艺参数（例如温度、压力、流量、浓度等）未能得到有效的控制（3）过程控制水平不能满足技术工艺要求5. 产品是否对废弃物的数量或成分有影响？（1）产品储存和搬运中的破损、漏失（2）产品的转化率低于国内外先进水平（3）不利于环境的产品规格和包装6.废弃物本身特性是否对废弃物的数量或成分有影响？（1）对可利用废弃物未进行再用和循环使用（2）废弃物的物理化学状态不利于后续的处理和处置（3）单位产品废弃物产生量高于国内外先进水平7. 管理是否对废弃物的数量或成分有影响？（1）有利于清洁生产的管理条例、岗位操作规程等未能得到有效执行（2）现行的管理制度不能满足清洁生产的需要（3）岗位操作规程不够严格（4）生产记录（包括原料、产品和废弃物）不完整（5）信息交换不畅（6）缺乏有效的奖惩办法8. 员工素质是否对废弃物的数量或成分有影响？(1)员工素质不能满足生产需求a缺乏优秀管理人员b缺乏专业技术人员c缺乏熟练操作活动d员工的技能不能满足本岗位的要求(2)缺乏对员工主动参与清洁生产的激励措施 第四阶段 方案的产生与筛选作业8： l 根据工艺说明、物料平衡及相关的分析，产生清洁生产方案。从八个方面着手产生相应的方案，并将方案简要写在表中（表3）。1. 如何改进原辅料及能源才能尽量减少或消除废弃物？2. 如何改进技术工艺才能尽量减少或消除废弃物？3. 如何改进设备才能尽量减少或消除废弃物？4. 如何改进过程控制才能尽量减少或消除废弃物？5. 如何改进产品才能尽量减少或消除废弃物？6. 如何利用废弃物本身特性才能尽量减少或消除废弃物？7. 如何加强管理才能尽量减少或消除废弃物？8. 如何提高员工素质才能尽量减少或消除废弃物？表3：方案产生方案类型清洁生产方案描述原辅料及能源（1）原辅料净化（2）注意原辅料储存、发放、运输（3）合理原辅料的投入量（4）原辅料及能源的定额消耗（5）不使用有毒、有害的原辅料（6）利用清洁能源和二次资源技术工艺（1）更新技术工艺（2）设备布置合理（3）反应及转化步骤合理（4）提高连续生产能力（5）工艺条件要求放宽（6）提升生产稳定性（7）减少使用对环境有害的物料设备（1）更新设备(2）提升设备自动化控制水平（3）有关设备之间配置合理（4）主体设备和公用设施匹配（5）设备有效维护和保养（6）设备的功能要满足工艺要求过程控制（1）计量检测、分析仪表要齐全或检测精度要达到要求（2）某些工艺参数（例如温度、压力、流量、浓度等）能得到有效的控制（3）过程控制水平能满足技术工艺要求产品（1）注意产品储存和搬运中的保护（2）产品的转化率等于或高于国内外先进水平（3）利于环境的产品规格和包装废弃物（1）对可利用废弃物进行再用和循环使用（2）废弃物的物理化学状态利于后续的处理和处置（3）单位产品废弃物产生量低于国内外先进水平管理（1）有利于清洁生产的管理条例、岗位操作规程等能得到有效执行（2）现行的管理制度能满足清洁生产的需要（3）岗位操作规程严格（4）生产记录（包括原料、产品和废弃物）要完整（5）信息交换要畅（6）有效的奖惩办法员工(1)员工素质能满足生产需求a有优秀管理人员b有专业技术人员c有熟练操作活动d员工的技能能满足本岗位的要求(2)对员工主动参与清洁生产的激励措施第五阶段：可行性分析作业9：为了说明可行性分析的过程，下面就三个清洁生产方案进行了详细分析。这三个方案是从审核小组产生的众多方案中挑选出来的。1. 手工操作改造成为半自动生产线，包括增加离子交换回收镍系统、换装高频开关电源、节水阀门、远红外加热器和加装镀液自动温控设施。这样可以减少镀液带出镍离子、节约水和电能。市场上很容易找到关于半自动化改造和和离子交换系统的技术，高频开关电源已经成熟，技术设备部门的工程师也熟悉这些技术。不需要额外的培训，但是由于半自动化生产线对操作规定更严格，必须为操作工制订新的操作规程并进行相应的指导和管理。车间有容纳半自动化和离子交换系统的空间。2.修补泄露点，改进维修程序。在现场调查中发现的镀镍槽过滤泵、管道泄漏问题，维修组立即进行修复，并要求维修部门进行预防性维修。3.全厂改用节能灯。l 对这些方案的初步分析是用来确定哪些方案需要详细的技术、经济和环境审核，通过下表4可以完成初步分析。表4：清洁生产方案的初步分析方案涉及的变动实施难易投资成本所需进一步审核预计实施时间人员设备简单复杂低高技术环境经济短中长1*2*3*作业10： 厂级领导根据审核小组的方案筛选结果，决定立即实施第2、3两个方案，结果每月镀镍槽过滤损失减少二分之一，相应减少了原料硫酸镍的输入；节电600 kwh。l 利用上述已实施方案所取得的经济收益（为了计算方便，镀液中除金属盐外其他成分忽略不计），估算这些方案的实施对物料平衡的影响，并将计算结果填入表5中。表5：已实施方案实施前后的经济效益对比项目（价格）实施前实施后节约数量价值(元)数量价值(元)经济收益(元)用电（0.6元/kwh）120007200114006840360减少过滤损失硫酸镍C240元/kg40KG160020KG800800月总收益1160元作业11：实施方案1把手工生产线改造成半自动生产线。将滚筒在镀槽上的停留时间增加到15秒，在镀镍后面增加回收槽、逆流漂洗设备和离子交换回收镍系统，可节约清洗水60，镀件带出液减少90；由于安装自动控制设备，提高产品质量，使产品合格率增加1。由于增加了行车、自动控制设备、离子交换系统，电能消耗每月增加了300kwh。新生产线用高频开关电源替代硅整流器可节能25左右。烘干器改用远红外加热器，此项每月可节约电能400kwh。加装镀液自动温控设施，每月可节约电能325kwh。估算实施方案1半自动改造引起的物料平衡的变化（在作业10的基础上做，即实施了方案2和3后）。问：污染物产生减少量？节约用水量？能耗减少量？(1) 污染物产生量减少242.1kg (2) 节约用水300 立方米(3) 350025%+400+325-300=1300 kwh 利用这条信息计算节省的成本。完成下表（表6）。表6：半自动生产线改造对物料平衡的影响和预计节省费用项目（价格）实施前实施后差别数量金额 (元)数量金额(元)经济收益(元)输入水（6元/ m3）500300020012001800电（0.6元/kwh）114006840101006060780输出产品（200元/m2）145529100014702940003000镀液带出硫酸镍（40元/kg）2691076026.910769684废水处理费（5元/ m3）48024001929601440月总收益16704元年总收益20万元注：1.假设废水量排放按原有的比例系数，即4805000.96计算。2.按一年300个工作日，每月25个工作日计算作业12：环境评估l 这项方案的环境效益是什么？ 环境效益是减少了重金属离子污染物，节省了用水和用电，减轻了对环境的压力 。作业13：实施上述三个方案后，电子器件车间是否已经达到其制定的清洁生产目标？在实施三个方案后,电子器件车间已经达到其制定的清洁生产目标 第六、七阶段：清洁生产方案的实施和持续清洁生产作业14：清洁生产方案产生和筛选，并对部分初步可行的中高费方案进行了可行性分析之后，根据审核结果，审核小组认为所提出的这三项方案均可行，即半自动改造和离子交换回收镍、更换整流器、安装节水阀门、修补泄露点和加装镀液自动温控设施。审核小组决定将本轮清洁生产审核的主要成果向厂级领导进行汇报。l 本轮清洁生产审核最重要的结论是什么？(1) 通过技术改造,可以大量减少污染产生,而且节省了废水处理费用(2) 技术改造费用可行作业15： 提出几条明显应该实施的措施，使该电镀厂的清洁生产能够持续下去1.设立专门的清洁审核部门2.定期预防性维护设备3.增加技术研发部4. 建立员工奖励机制